JP4190338B2

JP4190338B2 - Workpiece holding device

Info

Publication number: JP4190338B2
Application number: JP2003114804A
Authority: JP
Inventors: 進八郎松田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: CN1537692A; JP2004314274A; CN1299868C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転工作機械に工作物（ワーク）を取り付け、保持するための工作物保持装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の旋盤やフライス盤等の回転工作機械において、軸部材，円筒部材等の円柱形状工作物であるワークをスピンドルに保持する場合、通常、コレットを適用した工作物保持装置が使用される。
【０００３】
図１５は、上記従来の工作物保持装置の一例を示す縦断面図である。この従来の工作物保持装置１００は、主軸（スピンドル）に固定され、先端部にコレット部１０１ａを有する回転フランジ１０１と、回転フランジ１０１に対して共に回転し、かつ、軸方向に相対移動可能な結合軸１０３と、結合軸１０３に対して結合ピン１０４を介して一体結合され、コレット部１０１ａの外周を覆うようにスライド可能に嵌合して取り付けられる作動筒１０２とを有してなる。
【０００４】
結合軸１０３は、回転工作機側のスピンドル軸受け部１１１の内部に進退自在に支持されるドローバー１０５に対してねじ部１０３ａで連結されている。
【０００５】
コレット部１０１ａは、周方向に分割され、作動筒１０２の先端部に摺動嵌合する先端テーパ部を有している。結合軸１０３を軸方向である−Ｘ方向（左方向）、または、＋Ｘ方向（右方向）に所定距離移動されると、作動筒１０２によりコレット部１０１ａの先端が内周側にすぼみ、または、広がり、ワーク１１２を着脱することができる。
【０００６】
ドローバー１０５は、スピンドル軸受け部１１１内部にてスピンドルとともに回転可能な状態で支持されており、その後方部に回り止めキー１１０を介して結合される中空ねじ軸１０６が結合されている。中空ねじ軸１０６には、戻り位置調整ナット１０７と引き位置調整ナット１０８が螺着されている。引き位置調整ナット１０９は、ドローバー１０５の軸端部定位置にナット１０９により固定されている。
【０００７】
中空ねじ軸１０６は、スピンドル軸受け部１１１内部にてパワーシリンダーのピストン部に連結され、ワーク１１２の着脱に際してＸ方向に進退駆動される。上記ピストン部が−Ｘ方向に後退し、中空ネジ軸１０６がストッパに当接すると、中空ねじ軸１０６およびドローバー１０５が引き位置に移動する。ドローバー１０５が引き位置にあるとき、結合軸１０３およびこの結合ネジ軸１０３の軸心に直交して設けられた穴に嵌合した結合ピン１０４を介して作動筒１０２がコレット部１０１ａに対して相対的に所定量後退し、ワーク１１２が締め付けられる。
【０００８】
また、中空ねじ軸１０６およびドローバー１０５が＋Ｘ方向に前進駆動された場合は、戻り位置調整ナット１０７がスピンドル軸受け部１１１の端部に当接し、ドローバー１０５は、＋Ｘ方向の戻り位置に移動する。ドローバー１０５が上記戻り位置に移動すると、結合軸１０３を介して作動筒１０２がコレット部１０１ａに対する径方向への押圧を止め、ワーク１１２がコレット部１０１ａから解放される。
【０００９】
ワーク１１２を解放するドローバー１０５の戻り位置は、戻り位置調整ナット１０７を中空ねじ軸１０６に対して回転させることにより位置調整を行うことできるが、一旦、位置調整を行えば、それ以降、特に調整の必要はない。ワーク１１２を締め付けるドローバー１０５の引き位置の調整は、引き位置調整ナット１０８を中空ねじ軸１０６に対して回転させることによりドローバー１０５と中空ねじ軸１０６との相対位置を調整することにより行われる。この引き位置は、ワーク１１２に対応して適切な締め付け力が得られるように、位置調整を必要とする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように図１５に示した従来の工作物保持装置の場合、種々のワーク１１２のロットが変わる度にワーク保持装置（チャック装置，ヤトイ）が交換され、その度に少なくとも位置調整ナット１０８の位置調整を必要とする。
【００１１】
即ち、Ａという部品（ワークＡ）を加工するときにはワークＡに対するヤトイＡを旋盤に取り付け、上記の調整作業を行い、ワークＡと異なるＢという部品（ワークＢ）を加工するときにはワークＢに対するヤトイＢを旋盤に取り付け、上記の調整作業を行う。つまり、加工すべき部品のロツトが変更される度に上記の調整作業が行われる。また、この調整作業は熟練を必要とすることも多く、多くの工数（時間）を必要とする。また、この調整作業を行う者が違うと部品の出来上がり寸法にもばらつきが発生し、安定した部品供給を行うこともできない。
【００１２】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、工作物保持装置において、生産性の向上を実現可能とする工作物保持装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の工作物保持装置は、ドローバーを有する工作機械に脱着可能な工作物を保持するための工作物保持装置において、上記工作機械のスピンドルに対して該スピンドルの回転軸の軸心に一致して回転可能な状態で取り付け、取り外し可能な回転フランジと、上記回転フランジに固定され、上記ドローバーを進退させることによって回転軸の径方向に移動して上記工作物を着脱可能とする把持部を有するコレットと、上記ドローバーとネジ結合して、上記ドローバーと共に上記回転軸方向に移動可能な結合軸と、上記結合軸と上記回転軸方向に相対位置を調整可能にネジ結合し、上記結合軸と共に上記回転軸方向に移動する調整フランジと、上記ドローバーの移動に連動して上記コレットの開閉動作を行わせるためのコレット開閉手段と、上記コレットを開方向に付勢するため、上記回転フランジと上記調整フランジの間に設けられ、上記コレット開閉手段を常時上記調整フランジに当接付勢する付勢手段とを有しており、上記工作物は、コレット開閉手段により上記コレットの開閉を行わせて着脱される。
【００１４】
本発明の請求項２記載の工作物保持装置は、請求項１に記載の工作物保持装置において、上記当接フランジと上記結合軸との固定は、ネジ部材により固定される。
【００１５】
本発明の請求項３記載の工作物保持装置は、ドローバーを有する工作機械に着脱可能な工作物を保持するための工作物保持装置において、上記工作機械のスピンドルに対して該スピンドルの回転軸の軸心に一致して回転可能な状態で取り付け、取り外し可能な回転フランジと、上記回転フランジに固定され、上記ドローバーを進退させることによって回転軸方向と直交する方向に移動して上記工作物を着脱可能とする把持部を有するコレットと、上記ドローバーとネジ結合して、上記ドローバーと共に上記回転軸方向に移動可能な結合軸と、上記ドローバーの移動に連動して上記コレットの開閉動作を行わせるためのコレット開閉手段と、上記コレットと上記コレット開閉手段との上記回転軸方向の相対位置を調整可能な調整手段と、上記コレットを開方向に付勢するため、上記回転フランジと上記調整手段の間に設けられ、上記コレット開閉手段を常時上記調整手段に当接付勢する付勢手段とを有しており、上記工作物は、コレット開閉手段により上記コレットの開閉を行わせて着脱される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の工作物保持装置であるワーク保持装置の縦断面図である。図２は、図１のワーク保持装置をワーク側から見た図であり、図３は、図１のワーク保持装置を主軸側から見た図である。図４は、図１のワーク保持装置の分解斜視図である。図５〜１４は、図１のワーク保持装置を構成する各構成部材の断面図であって、図５は、回転フランジの断面図であり、図６は、コレット部材の断面図であり、図７は、作動筒の断面図であり、図８は、外筒の断面図であり、図９は、中間リングの断面図であり、図１０は、結合軸の断面図であり、図１１は、調整フランジの断面図であり、図１２は、撓みリングの断面図であり、図１３は、リング押さえの断面図であり、図１４は、位置決めリングの断面図である。
【００１７】
なお、以下の説明において、図１に示すようにワーク保持装置に対して主軸側方向を後方（−Ｘ）とし、ワーク取り付け側方向を前方（＋Ｘ）とする。
【００１８】
本実施形態のワーク保持装置（チャック，チャック装置，ヤトイ）２０は、例えば、旋盤のスピンドルである主軸２１に装着され、工作物であるワーク２３を把持、または、解放するための装置である。
【００１９】
ワーク保持装置２０は、図１，２に示すように旋盤側の主軸２１に結合され、一体的に回転駆動される回転フランジ１と、回転フランジ１に固定されるコレット部材２と、ワーク着脱時に進退駆動される旋盤側ドローバー２２にネジ結合されるコレット開閉手段の一部であり、調整手段でもある結合軸６と、結合軸６に螺着され、結合軸６と旋盤の主軸回転軸方向にネジ部６ｃで相対位置調整が可能な調整フランジ１０と、後述するコレット部を径方向に開閉させるためのコレット開閉手段の一部である作動筒３と、作動筒３に固定され、かつ、調整手段の一部である調整フランジ１０に当接する中間リング５と、作動筒３の前方に螺着固定されるコレット開閉手段の一部でもある外筒４と、外筒４の内周部に挿入され、ワーク２３を押圧保持するための撓みリング８と、撓みリング８を外筒内に保持するための押さえリング７と、コレット部材２内に螺着して固定され、ワーク２３のスラスト方向の位置決めを行うスラスト位置決めリング９と、中間リング５を介して作動筒３をコレット解放方向である前方に付勢するための付勢手段であって、断面が矩形であるコイル状バネで形成される付勢バネ１１と、コレット部材２内周面に設けられた溝に挿入され、中間リング５の外周に摺接して切り屑，塵埃の装置内部への浸入を防止するためのＯリング１８と、さらに、締結用ボルト，止めネジ等を有してなる。
【００２０】
回転フランジ１は、結合軸嵌入内周面部１ｂと、該内周面１ｂの前側に付勢バネ収納室１ｄと、ボルト挿通穴１ｅ，１ｆと、円周段部１ｇとを有している。さらに、後面側に凸状の一対の主軸嵌合円弧面１ａが設けられ、その円弧面１ａに対向して上記回転軸に関して略点対称に板バネ２４がボルト１７で固着されている。
【００２１】
この回転フランジ１は、主軸２１に結合されるが、その結合状態では、旋盤の主軸の嵌合内周面に主軸嵌合円弧面１ａを嵌入させ、板バネ２４の付勢力で円弧面１ａがその主軸内周面に密着するので主軸２１と回転フランジ１とが自動的に芯合わせされる。その嵌合状態でボルト挿通穴１ｆを挿通させたボルト１６を主軸側に螺着させ、回転フランジ１が主軸２１に固着される。
【００２２】
コレット部材２は、円環形状の部材であって、スリット２ｄにより円周方向に８分割され、前方に延出し、その先端部が径方向に弾性変形して変位可能なコレット部２ｂを有している。また、後端面に４箇所の凹部２ａと、凹部２ａの間に上記回転軸と平行に４箇所のネジ穴２ｆと、円環内周部にスラスト位置決めリング螺合ネジ部２ｇとが設けられている。コレット部２ｂの先端外周部には、テーパー部２ｃが形成されており、その内周側にはワーク２３を把持するための微小ピッチの周方向溝２ｅが形成されている。
【００２３】
このコレット部材２は、その凹部２ａを後述する作動筒３の凸部３ｂに挿入し、さらに、作動筒３の内周３ａと中間リング５の外周５ｂの間に摺動自在に嵌入された状態で後方内周を回転フランジ１の円周段部１ｇに嵌入させ、ボルト挿通穴１ｅを挿通させたボルト１２をネジ穴２ｆに螺着して回転フランジ１に固着されるようになっている。
【００２４】
スラスト位置決めリング９は、円環状の部材であって、一方端である前端面がワーク２３の当接面９ｂとなり、他方端である後端外周にネジ部９ｃが設けられる。このスラスト位置決めリング９は、コレット部材２のネジ部２ｇにネジ部９ｃを螺合させてコレット部材２に固着される。
【００２５】
作動筒３は、円環状部材であって、後端部内周側に突出する４つの凸部３ｂと、該凸部に設けられる上記回転軸と平行に設けられたボルト挿通穴３ｃと、前方外周部に設けられる外筒螺合用ネジ部３ｄとを有している。
【００２６】
中間リング５は、内，外周面５ａ，５ｂと、内周面の前後の壁面からなる前，後当接面５ｄ，５ｃと、後端面上に設けられる上記回転軸に平行に設けられた４つのネジ穴５ｅとを有している。
【００２７】
そして、中間リング５は、作動筒３の内部に前方側から挿入され、凸部３ｂの前面に当接させた状態で凸部３ｂのボルト挿通穴を挿通させたボルト１３を中間リング５のネジ穴５ｅに螺着させ、作動筒３に固着される。
【００２８】
中間リング５が固着された作動筒３は、回転フランジ１に対して付勢バネ収納室１ｄに付勢バネ１１を挿入した状態で前面側に装着される。その状態でコレット部材２が前方より挿入され、回転フランジ１にネジ１２によって固着される。この作動筒３の取り付け状態では、付勢バネ１１が回転フランジ１のバネ当接面１ｃと中間リング５のバネ当接面５ｃの間に圧縮状態で挿入されるので、作動筒３は、回転フランジ１に対して常に前方方向（＋Ｘ方向）に付勢される。
【００２９】
外筒４は、円環状部材であって、前方内周部に撓みリング挿入部４ａと、その後方に押さえリング螺合ネジ部４ｂが設けられ、さらに、中央内周部に作動筒螺合用ネジ部４ｃと、外周部３カ所にネジ穴４ｄが設けられる。
【００３０】
撓みリング８は、弾性変形可能な薄肉のリング部材であって、内周テーパ面８ａを有する。
【００３１】
押さえリング７は、外周にネジ部７ａが形成され、後端面にスリ割り７ｂが設けられたリング部材である。
【００３２】
撓みリング８は、外筒４の先端の撓みリング挿入部４ａに挿入され、さらに、その後方に押さえリング７がネジ部４ｂにネジ部７ａを螺合させて固定される。そして、撓みリング８と押さえリング７が装着された外筒４は、作動筒３の外周のネジ部３ｄに螺着し、固定される。
【００３３】
装着された撓みリング８は、ワーク未把持状態では、その外周には外筒４の撓みリング挿入部４ａと所定の隙間のある状態で保持され、ワーク把持状態では、コレット部材のコレット部２ｂを径方向の内方に向かってに弾性変形させてワーク２３を押さえ込み、ワーク２３の外周のうねり状態に倣って弾性変形し、ワーク２３を原型に近い状態で把持することができる。
【００３４】
結合軸６は、中空軸部材であって、後端部にドローバー螺合ネジ６ｂと、前端部に旋盤のドローバー２２とネジ６ｂとのネジ結合をさせるときのスリ割り部６ｄと、前方部に調整フランジ螺合ネジ部６ｃとが設けられる。
【００３５】
調整フランジ１０には、内周部にネジ部１０ｄと、前方フランジ部に円周方向に等分に４つの止めネジ用ネジ部１０ｅが上記回転軸と平行に設けられている。さらに、その前方フランジ部には、結合軸６との相対位置を調整するときのための溝であるスリ割り１０ｆが設けられている。
【００３６】
そして、調整フランジ１０は、そのネジ部１０ｄをネジ部６ｃに螺合させて結合軸６に取り付けられ、ネジ部１０ｅに螺合させた止めネジ１４の先端を結合軸６の前端面に当接させて結合軸６と調整フランジ１０との相対位置がずれないように仮固定される。
【００３７】
調整フランジ１０が仮固定された結合軸６は、コレット部材２，作動筒３，中間リング５が取り付けられている回転フランジ１の前面側から挿入され、回転フランジ１の内周面１ｂに摺動自在に嵌入される。さらに、結合軸６の後端側のネジ６ｂにはドローバー２２が螺着固定される。結合軸６の装着状態では、調整フランジ１０のフランジ面１０ｂと中間リング５の当接面５ｄとが付勢バネ１１の付勢力により常に当接しており、作動筒３と外筒４および結合軸６とは、一体的に軸方向に移動可能に支持される。
【００３８】
そして、結合軸６は、主軸２１のケーシング内を挿通するドローバー２２にネジ部６ａで螺合して主軸２１と同軸心状態で取り付けられる。
【００３９】
ドローバー２２は、主軸２１のスピンドル軸受け部内部にてパワーシリンダーのピストン部に連動し、結合軸６と一体でワーク２３の着脱に際して軸方向であるＸ方向に進退駆動され、かつ、主軸２１とともに回転する。なお、ドローバー２２の進退位置は、−Ｘ方向の所定移動位置であって、ワーク２３が把持される引き位置と、＋Ｘ方向の所定移動位置であって、ワーク２３が解放される戻し位置とである。このドローバー２２の進退位置は、旋盤が有する固有の一定位置である。
【００４０】
これにより、結合軸６と作動筒３、即ち、外筒４との上記回転軸上での相対位置が、ネジ部６ｃとネジ部１０ｄとの螺合量により決定されることになる。即ち、ドローパー２２がワーク把持側にセットされたとき、回転フランジ１と外筒４との上記回転軸上での相対位置がネジ部６ｃを有する結合軸６とネジ部１０ｄを有する調整フランジ１０とで構成される調整手段の調整により変更可能となっていて、コレット部２ｂの先端の変位量を調整可能とし、ワークを把持する力量が調整可能となっている。
【００４１】
次に、以上のような構成を有する本実施形態のワーク保持装置２０によりワーク２３を着脱する動作およびその調整操作について図１等を用いて説明する。
ワーク保持装置２０のワーク未装着状態では、ドローバー２２は、パワーシリンダーにより上記戻し位置に駆動されており、結合軸６とともに付勢バネ１１の付勢力で作動筒３と外筒４がコレット部材２に対して相対的に前方（＋Ｘ方向）に移動している。したがって、撓みリング８がコレット部２ｂのテーパ部２ｃから離間し、コレット部２ｂの先端ワーク把持部が広がった状態に保持される。
【００４２】
次に、ワーク２３をワーク保持装置２０に装着する前にドローバー２２を上記引き位置に移動させて、コレット部２ｂの先端ワーク把持部を半径方向に所定量、例えば、０．２ｍｍ（窄ませ量）ほど窄ませるようにゲージでチェックしながら調整フランジ１０の位置調整を行って、すなわち、調整フランジ１０を結合軸６に対して相対回転させてコレット部材２と作動筒３の相対位置を調整する。この回転をさせるには、治具、例えば、ドライバ等で調整フランジ１０に設けたスリ割り１０ｆを当てて回転させる。
【００４３】
なお、上記窄ませ量は、部品の形状、材質によって異なった値であるので、素材部品を試験的に旋削してその量を確定する。そして、この調整作業の終了時点で止めネジ１４を強く締め込み、この止めネジ１４の先端を結合軸６に当接させ、結合軸６と調整フランジ１０との相対移動を防止するためのロックを行う。
【００４４】
すなわち、該当するワーク２３をコレット部２ｂの先端ワーク把持部に宛って、パワーシリンダを駆動してドローバー２２を上記引き位置に移動させる。この移動に伴い、コレット部材２に対して作動筒３と外筒４が相対的に−Ｘ方向に移動し、撓みリング８を介してコレット部２ｂの先端ワーク把持部が径方向に窄められる。そのときのワーク２３の把持状態から把持力の過不足があった場合、ワーク保持装置２０の前面側のコレット部材２の開口部（スラスト位置決めリング９の内周開口９ａ）を通してワーク保持装置の前側から止めネジ１４を一旦緩めて調整フランジ１０の結合軸６との螺合ネジ位置を変えてコレット部材２に対する作動筒３と外筒４の相対位置を調整して止めネジ１４を締め込む。この調整フランジ１０の位置調整によってドローバー２２が上記引き位置にあるとき、ワーク２３をコレット部２ｂの先端ワーク把持部で適切な押圧力で把持できるようにセットされる。この調整作業は、一度のその作業が完了すれば、それ以降、二度と同じ素材部品に対する加工に関し、その調整を行う必要はない。つまり、旋盤からこのワーク保持装置が外され、再び、その旋盤に挿着されたときにもその調整は不要である。
【００４５】
上述した調整フランジ１０の位置調整状態のもとでワーク寸法、または、ワークのロットが変化するまでの間、ワーク２３のワーク保持装置２０による着脱がドローバー２２の進退により繰り返し実行される。
【００４６】
以上、説明したように本実施形態のワーク保持装置２０によれば、調整工数を短縮でき、ワーク製作費の低減が実現できる。
【００４７】
なお、上述した実施形態のワーク保持装置２０は、旋盤に装着され、旋盤加工用ワークを把持するものとして説明したが、ワーク保持装置２０の基本的構造は、マシニングセンター等でも工作物を回転させる回転式工作機械にも適用することが可能である。
【００４８】
また、上述した実施形態のワーク保持装置２０は、ワーク２３の外周部を外側からコレット部で締め付けて把持する構造のものであったが、これに限らず、コレット部を外側に広げてワークの内周面を把持する構造のワーク保持装置に対しても同様の調整フランジを適用したワーク保持装置を適用することも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、工作物の保持位置調整が容易であり、生産性向上が実現可能である工作物保持装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の工作物保持装置であるワーク保持装置の縦断面図である。
【図２】図１のワーク保持装置をワーク側から見た図である。
【図３】図１のワーク保持装置を主軸側から見た図である。
【図４】図１のワーク保持装置の分解斜視図である。
【図５】図１のワーク保持装置を構成する回転フランジの断面図である。
【図６】図１のワーク保持装置を構成するコレット部材の断面図である。
【図７】図１のワーク保持装置を構成する作動筒の断面図である。
【図８】図１のワーク保持装置を構成する外筒の断面図である。
【図９】図１のワーク保持装置を構成する中間リングの断面図である。
【図１０】図１のワーク保持装置を構成する結合軸の断面図である。
【図１１】図１のワーク保持装置を構成する調整フランジの断面図である。
【図１２】図１のワーク保持装置を構成する撓みリングの断面図である。
【図１３】図１のワーク保持装置を構成するリング押さえの断面図である。
【図１４】図１のワーク保持装置を構成するスラスト位置決めリングの断面図である。
【図１５】従来の工作物保持装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ …回転フランジ
２ …コレット部材（コレット）
２ｂ…コレット部（コレット）
３ …作動筒（コレット開閉手段）
６ …結合軸（調整手段）
１０ …調整フランジ（調整手段）
１１ …付勢バネ（付勢手段）
１４ …止めネジ
２０ …ワーク保持装置（工作物保持装置）
２１ …主軸（旋盤のスピンドル）
２２ …ドローバー
２３ …ワーク（工作物）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a workpiece holding device for attaching and holding a workpiece (work) on a rotary machine tool.
[0002]
[Prior art]
In a conventional rotary machine tool such as a lathe or a milling machine, when a workpiece, which is a columnar workpiece such as a shaft member or a cylindrical member, is held on a spindle, a workpiece holding device to which a collet is applied is usually used.
[0003]
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing an example of the conventional workpiece holding device. This conventional workpiece holding device 100 is fixed to a main shaft (spindle), rotates together with a rotary flange 101 having a collet portion 101a at the tip, and the rotary flange 101, and is relatively movable in the axial direction. The coupling shaft 103 includes an operation cylinder 102 that is integrally coupled to the coupling shaft 103 via a coupling pin 104 and that is slidably fitted and attached so as to cover the outer periphery of the collet portion 101a.
[0004]
The connecting shaft 103 is connected to a draw bar 105 supported in a freely reciprocating manner inside a spindle bearing portion 111 on the rotary machine tool side by a screw portion 103a.
[0005]
The collet portion 101 a is divided in the circumferential direction and has a tip tapered portion that is slidably fitted to the tip portion of the working cylinder 102. When the coupling shaft 103 is moved a predetermined distance in the axial direction -X direction (left direction) or + X direction (right direction), the tip of the collet portion 101a is recessed toward the inner peripheral side by the working cylinder 102, or The workpiece 112 can be attached and detached.
[0006]
The draw bar 105 is supported inside the spindle bearing 111 so as to be rotatable together with the spindle, and a hollow screw shaft 106 coupled to the rear portion of the draw bar 105 via a detent key 110 is coupled thereto. A return position adjusting nut 107 and a pulling position adjusting nut 108 are screwed onto the hollow screw shaft 106. The pulling position adjusting nut 109 is fixed to the shaft end fixed position of the draw bar 105 by the nut 109.
[0007]
The hollow screw shaft 106 is coupled to the piston portion of the power cylinder inside the spindle bearing portion 111, and is driven forward and backward in the X direction when the workpiece 112 is attached and detached. When the piston part retracts in the −X direction and the hollow screw shaft 106 contacts the stopper, the hollow screw shaft 106 and the draw bar 105 move to the pulling position. When the draw bar 105 is in the pulling position, the working cylinder 102 is relatively to the collet portion 101a via the coupling shaft 103 and the coupling pin 104 fitted in the hole provided orthogonal to the axis of the coupling screw shaft 103. Accordingly, the workpiece 112 is retracted by a predetermined amount and the work 112 is tightened.
[0008]
When the hollow screw shaft 106 and the draw bar 105 are driven forward in the + X direction, the return position adjusting nut 107 comes into contact with the end portion of the spindle bearing 111, and the draw bar 105 moves to the return position in the + X direction. When the draw bar 105 moves to the return position, the working cylinder 102 stops pressing the collet portion 101a in the radial direction via the coupling shaft 103, and the work 112 is released from the collet portion 101a.
[0009]
The return position of the draw bar 105 for releasing the workpiece 112 can be adjusted by rotating the return position adjusting nut 107 with respect to the hollow screw shaft 106. However, once the position is adjusted, it is particularly adjusted thereafter. There is no need. The pulling position of the draw bar 105 for tightening the workpiece 112 is adjusted by adjusting the relative position between the draw bar 105 and the hollow screw shaft 106 by rotating the pulling position adjusting nut 108 with respect to the hollow screw shaft 106. This pulling position requires position adjustment so that an appropriate tightening force can be obtained corresponding to the workpiece 112.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the case of the conventional workpiece holding device shown in FIG. 15, the workpiece holding device (chuck device, yatoi) is replaced every time the lot of the various workpieces 112 changes, and at least the position adjusting nut 108 is Requires position adjustment.
[0011]
That is, when machining a part A (work A), Yato A for work A is attached to the lathe and the above adjustment is performed, and when machining a part B different from work A (work B), Yato B for work B is processed. Is mounted on a lathe and the above adjustment is performed. In other words, the above adjustment operation is performed every time the lot of the part to be processed is changed. Further, this adjustment work often requires skill and requires a lot of man-hours (time). In addition, if the person who performs this adjustment work is different, the finished dimensions of the parts also vary, and stable parts supply cannot be performed.
[0012]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a workpiece holding device that can improve productivity in the workpiece holding device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A workpiece holding device according to claim 1 of the present invention is a workpiece holding device for holding a workpiece detachable from a machine tool having a draw bar, wherein the rotation axis of the spindle is relative to the spindle of the machine tool. Attached in a rotatable state so as to coincide with the axis, and a removable rotary flange, fixed to the rotary flange, and moving the draw bar forward and backward to move the rotary shaft in the radial direction to allow the workpiece to be attached and detached. A collet having a gripping portion to be screwed to the draw bar, a coupling shaft movable in the rotational axis direction together with the draw bar, and a screw coupling so that the relative position can be adjusted in the coupling shaft and the rotational axis direction; An adjustment flange that moves in the direction of the rotation axis together with the coupling shaft, and a collet that opens and closes the collet in conjunction with the movement of the draw bar. An opening / closing means, and an urging means provided between the rotating flange and the adjustment flange for urging the collet in the opening direction and constantly urging the collet opening / closing means against the adjustment flange. The workpiece is attached / detached by opening / closing the collet by the collet opening / closing means.
[0014]
The workpiece holding device according to a second aspect of the present invention is the workpiece holding device according to the first aspect, wherein the contact flange and the coupling shaft are fixed by a screw member.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a workpiece holding device for holding a workpiece detachably attached to a machine tool having a draw bar, wherein the rotation axis of the spindle is relative to the spindle of the machine tool. Attached in a rotatable state in alignment with the shaft center, and a removable rotary flange, fixed to the rotary flange, and moved in a direction perpendicular to the rotational axis direction by moving the draw bar forward and backward to attach and detach the workpiece. A collet having a gripping portion that enables, a coupling shaft that is screw-coupled to the draw bar, a coupling shaft that is movable in the direction of the rotation axis together with the draw bar, and an opening / closing operation of the collet in conjunction with the movement of the draw bar and the collet opening and closing means, and adjustable adjustment means the rotation axis direction of the relative position between the collet and the collet opening and closing means, the co A biasing means provided between the rotating flange and the adjusting means for constantly biasing the collet opening / closing means against the adjusting means. The workpiece is attached / detached by opening / closing the collet by the collet opening / closing means.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a workpiece holding device which is a workpiece holding device according to a first embodiment of the present invention. 2 is a diagram of the workpiece holding device of FIG. 1 as viewed from the workpiece side, and FIG. 3 is a diagram of the workpiece holding device of FIG. 1 as viewed from the spindle side. 4 is an exploded perspective view of the work holding device of FIG. 5 to 14 are cross-sectional views of the respective constituent members constituting the work holding device of FIG. 1, FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotating flange, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the collet member. 7 is a sectional view of the working cylinder, FIG. 8 is a sectional view of the outer cylinder, FIG. 9 is a sectional view of the intermediate ring, FIG. 10 is a sectional view of the coupling shaft, and FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the flexure ring, FIG. 13 is a cross-sectional view of the ring presser, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the positioning ring.
[0017]
In the following description, as shown in FIG. 1, the main shaft side direction with respect to the work holding device is the rear (-X), and the work attachment side direction is the front (+ X).
[0018]
A workpiece holding device (chuck, chuck device, Yatoi) 20 according to the present embodiment is a device that is mounted on a main shaft 21 that is a spindle of a lathe, for example, and that grips or releases a workpiece 23 that is a workpiece.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, the work holding device 20 is coupled to a lathe-side main shaft 21, and is a rotary flange 1 that is integrally rotated, a collet member 2 that is fixed to the rotary flange 1, and a work attachment / detachment Part of the collet opening / closing means screwed to the lathe-side drawbar 22 that is driven forward and backward, and the coupling shaft 6 that is also an adjusting means, and screwed to the coupling shaft 6, in the direction of the main shaft rotation axis of the coupling shaft 6 and lathe An adjustment flange 10 whose relative position can be adjusted by the screw part 6c, a working cylinder 3 as a part of a collet opening / closing means for opening and closing a collet part to be described later in the radial direction, and an adjustment fixed to the working cylinder 3 An intermediate ring 5 that abuts the adjustment flange 10 that is a part of the means, an outer cylinder 4 that is also a part of the collet opening and closing means that is screwed and fixed to the front of the working cylinder 3, and an inner periphery of the outer cylinder 4 And press and hold the work 23 A bending ring 8 for holding, a pressing ring 7 for holding the bending ring 8 in the outer cylinder, and a thrust positioning ring 9 screwed and fixed in the collet member 2 to position the workpiece 23 in the thrust direction. And an urging means for urging the operating cylinder 3 forward in the collet releasing direction via the intermediate ring 5, an urging spring 11 formed of a coiled spring having a rectangular cross section, and a collet An O-ring 18 that is inserted into a groove provided on the inner peripheral surface of the member 2 and is in sliding contact with the outer periphery of the intermediate ring 5 to prevent chips and dust from entering the inside of the device, and further, a fastening bolt and a stopper It has screws and the like.
[0020]
The rotary flange 1 has a coupling shaft fitting inner peripheral surface portion 1b, a biasing spring storage chamber 1d, bolt insertion holes 1e and 1f, and a circumferential step portion 1g on the front side of the inner peripheral surface 1b. Further, a pair of convex main shaft fitting arcuate surfaces 1a are provided on the rear surface side, and a leaf spring 24 is fixed with bolts 17 so as to be substantially point-symmetric with respect to the rotating shaft so as to face the arcuate surface 1a.
[0021]
The rotary flange 1 is coupled to the main shaft 21. In this coupled state, the main shaft fitting arcuate surface 1 a is fitted on the inner peripheral surface of the main shaft of the lathe, and the arcuate surface 1 a is urged by the urging force of the leaf spring 24. The main shaft 21 and the rotating flange 1 are automatically aligned with each other because they are in close contact with the inner peripheral surface of the main shaft. The bolt 16 through which the bolt insertion hole 1f is inserted in the fitted state is screwed to the main shaft side, and the rotary flange 1 is fixed to the main shaft 21.
[0022]
The collet member 2 is a ring-shaped member, is divided into eight circumferentially by a slit 2d, extends forward, and has a collet portion 2b that can be displaced by elastically deforming its distal end in the radial direction. ing. Also, there are four concave portions 2a on the rear end surface, four screw holes 2f parallel to the rotation shaft between the concave portions 2a, and a thrust positioning ring screwing screw portion 2g on the inner periphery of the ring. Yes. A tapered portion 2c is formed on the outer peripheral portion of the tip of the collet portion 2b, and a circumferential groove 2e having a minute pitch for gripping the work 23 is formed on the inner peripheral side thereof.
[0023]
The collet member 2 is inserted into a convex portion 3b of a working cylinder 3 to be described later, and is slidably fitted between an inner circumference 3a of the working cylinder 3 and an outer circumference 5b of the intermediate ring 5. The rear inner periphery is fitted into the circumferential step portion 1g of the rotary flange 1, and the bolt 12 through which the bolt insertion hole 1e is inserted is screwed into the screw hole 2f to be fixed to the rotary flange 1.
[0024]
The thrust positioning ring 9 is an annular member, and a front end surface which is one end serves as a contact surface 9b of the work 23, and a screw portion 9c is provided on the outer periphery of the rear end which is the other end. The thrust positioning ring 9 is fixed to the collet member 2 by screwing the screw portion 9 c with the screw portion 2 g of the collet member 2.
[0025]
The actuating cylinder 3 is an annular member, and includes four convex portions 3b projecting toward the inner peripheral side of the rear end portion, a bolt insertion hole 3c provided in parallel to the rotation shaft provided in the convex portion, and a front outer periphery And an outer cylinder screwing portion 3d provided in the portion.
[0026]
The intermediate ring 5 is provided in parallel with the rotation shaft provided on the front and rear contact surfaces 5d, 5c and the rear end surface, which are formed of inner and outer peripheral surfaces 5a, 5b, and front and rear wall surfaces of the inner peripheral surface. And two screw holes 5e.
[0027]
The intermediate ring 5 is inserted into the working cylinder 3 from the front side, and the bolt 13 inserted through the bolt insertion hole of the convex portion 3b in a state of being in contact with the front surface of the convex portion 3b is screwed to the intermediate ring 5. It is screwed into the hole 5 e and fixed to the working cylinder 3.
[0028]
The working cylinder 3 to which the intermediate ring 5 is fixed is mounted on the front side in a state where the biasing spring 11 is inserted into the biasing spring storage chamber 1d with respect to the rotating flange 1. In this state, the collet member 2 is inserted from the front, and is fixed to the rotary flange 1 with screws 12. In the attached state of the working cylinder 3, the biasing spring 11 is inserted in a compressed state between the spring contact surface 1 c of the rotary flange 1 and the spring contact surface 5 c of the intermediate ring 5. It is always urged forward (+ X direction) with respect to the flange 1.
[0029]
The outer cylinder 4 is an annular member, and is provided with a bending ring insertion portion 4a on the front inner peripheral portion, a holding ring screwing screw portion 4b on the rear thereof, and a working cylinder screwing screw on the central inner peripheral portion. Screw holes 4d are provided in the portion 4c and three places on the outer periphery.
[0030]
The bending ring 8 is a thin ring member that can be elastically deformed, and has an inner circumferential tapered surface 8a.
[0031]
The holding ring 7 is a ring member in which a screw portion 7a is formed on the outer periphery and a slit 7b is provided on the rear end surface.
[0032]
The bending ring 8 is inserted into the bending ring insertion portion 4a at the tip of the outer cylinder 4, and further, a pressing ring 7 is fixed to the screw portion 4b by screwing the screw portion 7a to the rear thereof. Then, the outer cylinder 4 to which the bending ring 8 and the pressing ring 7 are attached is screwed to the outer thread portion 3d of the working cylinder 3 and fixed.
[0033]
The mounted flexure ring 8 is held in a state where there is a predetermined gap with the flexure ring insertion portion 4a of the outer cylinder 4 on the outer periphery when the workpiece is not gripped, and when the workpiece is gripped, the collet portion 2b of the collet member is held. The work 23 can be elastically deformed inward in the radial direction to press down the work 23, and can be elastically deformed following the waviness state of the outer periphery of the work 23, so that the work 23 can be gripped in a state close to the original shape.
[0034]
The connecting shaft 6 is a hollow shaft member having a draw bar screw 6b at the rear end, a slot 6d for screw connection between the lathe draw bar 22 and the screw 6b at the front end, and a front part. An adjustment flange screwing screw portion 6c is provided.
[0035]
The adjustment flange 10 is provided with a screw portion 10d on the inner peripheral portion and four set screw screw portions 10e on the front flange portion equally in the circumferential direction in parallel with the rotating shaft. Further, the front flange portion is provided with a slot 10f which is a groove for adjusting the relative position with respect to the coupling shaft 6.
[0036]
The adjustment flange 10 is attached to the coupling shaft 6 by screwing the screw portion 10d with the screw portion 6c, and the tip of the set screw 14 screwed with the screw portion 10e is brought into contact with the front end surface of the coupling shaft 6. Thus, the coupling shaft 6 and the adjustment flange 10 are temporarily fixed so that the relative position does not shift.
[0037]
The coupling shaft 6 on which the adjustment flange 10 is temporarily fixed is inserted from the front side of the rotating flange 1 to which the collet member 2, the actuating cylinder 3 and the intermediate ring 5 are attached, and slides on the inner peripheral surface 1 b of the rotating flange 1. Fits freely. Further, the draw bar 22 is screwed and fixed to the screw 6 b on the rear end side of the coupling shaft 6. In the mounted state of the coupling shaft 6, the flange surface 10 b of the adjustment flange 10 and the contact surface 5 d of the intermediate ring 5 are always in contact with each other by the biasing force of the biasing spring 11. 6 is supported so as to be integrally movable in the axial direction.
[0038]
The coupling shaft 6 is attached to the draw bar 22 inserted through the casing of the main shaft 21 by a screw portion 6a so as to be coaxial with the main shaft 21.
[0039]
The draw bar 22 is interlocked with the piston portion of the power cylinder inside the spindle bearing portion of the main shaft 21, and is driven forward and backward in the X direction, which is an axial direction when the workpiece 23 is attached and detached, and rotates together with the main shaft 21. To do. The advance / retreat position of the draw bar 22 is a predetermined movement position in the −X direction, which is a pulling position where the work 23 is gripped, and a predetermined movement position in the + X direction, which is a return position where the work 23 is released. is there. The advance / retreat position of the draw bar 22 is a specific position unique to the lathe.
[0040]
As a result, the relative position of the coupling shaft 6 and the working cylinder 3, that is, the outer cylinder 4, on the rotation shaft is determined by the screwing amount of the screw portion 6c and the screw portion 10d. That is, when the drawper 22 is set on the workpiece gripping side, the relative position of the rotary flange 1 and the outer cylinder 4 on the rotary shaft is the coupling shaft 6 having the screw portion 6c and the adjusting flange 10 having the screw portion 10d. The amount of displacement of the tip of the collet portion 2b can be adjusted, and the amount of force for gripping the workpiece can be adjusted.
[0041]
Next, the operation of attaching and detaching the work 23 by the work holding device 20 of the present embodiment having the above-described configuration and the adjustment operation thereof will be described with reference to FIG.
When the work holding device 20 is not mounted, the draw bar 22 is driven to the return position by the power cylinder, and the operating cylinder 3 and the outer cylinder 4 are moved together with the coupling shaft 6 by the urging force of the urging spring 11. Relative to the front (+ X direction). Therefore, the bending ring 8 is separated from the tapered portion 2c of the collet portion 2b, and the tip work gripping portion of the collet portion 2b is held in an expanded state.
[0042]
Next, before the work 23 is mounted on the work holding device 20, the draw bar 22 is moved to the pulling position, and the tip work gripping portion of the collet portion 2b is set to a predetermined amount in the radial direction, for example, 0.2 mm (squeezing amount). ) The position of the adjustment flange 10 is adjusted while checking with a gauge so as to be narrowed, that is, the adjustment flange 10 is rotated relative to the coupling shaft 6 to adjust the relative position of the collet member 2 and the working cylinder 3. . In order to perform this rotation, a slot 10f provided on the adjustment flange 10 is applied with a jig, for example, a screwdriver or the like, and rotated.
[0043]
Since the amount of constriction varies depending on the shape and material of the part, the amount is determined by experimentally turning the material part. Then, at the end of the adjustment operation, the set screw 14 is strongly tightened, the tip of the set screw 14 is brought into contact with the coupling shaft 6, and a lock for preventing relative movement between the coupling shaft 6 and the adjustment flange 10 is provided. Do.
[0044]
That is, the corresponding work 23 is addressed to the tip work gripping portion of the collet portion 2b, and the power cylinder is driven to move the draw bar 22 to the pulling position. With this movement, the working cylinder 3 and the outer cylinder 4 move in the −X direction relative to the collet member 2, and the tip work gripping portion of the collet portion 2 b is narrowed in the radial direction via the bending ring 8. . If the gripping force is excessive or insufficient from the gripping state of the workpiece 23 at that time, the front side of the workpiece holding device is passed through the opening of the collet member 2 on the front side of the workpiece holding device 20 (the inner peripheral opening 9a of the thrust positioning ring 9). Then, the set screw 14 is once loosened to change the screwing screw position with the coupling shaft 6 of the adjusting flange 10 to adjust the relative position of the working cylinder 3 and the outer cylinder 4 with respect to the collet member 2 and tighten the set screw 14. When the draw bar 22 is in the pulling position by adjusting the position of the adjusting flange 10, the work 23 is set so that it can be gripped with an appropriate pressing force by the tip work gripping portion of the collet portion 2b. Once this adjustment work is completed, it is not necessary to make adjustments for processing the same material part twice. That is, even when the work holding device is removed from the lathe and inserted again into the lathe, the adjustment is not necessary.
[0045]
The workpiece 23 is repeatedly attached and detached by the advancement / retraction of the draw bar 22 until the workpiece dimension or workpiece lot changes under the position adjustment state of the adjustment flange 10 described above.
[0046]
As described above, according to the workpiece holding device 20 of the present embodiment, the adjustment man-hour can be shortened and the workpiece manufacturing cost can be reduced.
[0047]
Although the work holding device 20 of the above-described embodiment has been described as being mounted on a lathe and gripping a lathe work, the basic structure of the work holding device 20 is a rotation that rotates a workpiece even at a machining center or the like. It is also possible to apply to a type machine tool.
[0048]
In addition, the work holding device 20 of the above-described embodiment has a structure in which the outer peripheral portion of the work 23 is clamped and gripped from the outside by the collet portion. It is also possible to apply a work holding device to which the same adjustment flange is applied to a work holding device having a structure for gripping the inner peripheral surface.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a workpiece holding device that can easily adjust the holding position of the workpiece and can improve productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a workpiece holding device which is a workpiece holding device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of the work holding device of FIG. 1 as viewed from the work side.
FIG. 3 is a view of the work holding device of FIG. 1 as viewed from the spindle side.
4 is an exploded perspective view of the work holding device of FIG. 1. FIG.
5 is a cross-sectional view of a rotating flange constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
6 is a cross-sectional view of a collet member constituting the work holding device of FIG. 1;
7 is a cross-sectional view of a working cylinder constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
8 is a cross-sectional view of an outer cylinder constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
9 is a cross-sectional view of an intermediate ring constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
10 is a cross-sectional view of a coupling shaft constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
11 is a cross-sectional view of an adjustment flange constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
12 is a cross-sectional view of a flexure ring constituting the work holding device of FIG. 1;
13 is a cross-sectional view of a ring presser constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
14 is a cross-sectional view of a thrust positioning ring constituting the work holding device of FIG. 1. FIG.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional workpiece holding device.
[Explanation of symbols]
1 ... rotating flange 2 ... collet member (collet)
2b ... Collet part (Collet)
3 ... Operating cylinder (collet opening / closing means)
6 ... Coupling shaft (adjustment means)
10 ... Adjustment flange (Adjustment means)
11 ... biasing spring (biasing means)
14 ... Set screw 20 ... Workpiece holding device (workpiece holding device)
21 ... Spindle (spindle of lathe)
22 ... Drawbar 23 ... Work (workpiece)

Claims

In a workpiece holding device for holding a detachable workpiece on a machine tool having a draw bar,
A rotating flange that can be attached to and detached from the spindle of the machine tool in a rotatable state in accordance with the axis of the spindle of the spindle;
A collet that is fixed to the rotating flange and has a gripping part that moves in the radial direction of the rotating shaft by moving the draw bar back and forth so that the workpiece can be attached and detached ;
Attached above Symbol drawbar and the screw, a coupling shaft which can be moved in the axial direction together with the draw bar,
An adjustment flange that is screw-coupled so that the relative position can be adjusted in the direction of the coupling shaft and the rotation axis, and moves in the direction of the rotation axis together with the coupling shaft;
Collet opening and closing means for causing the collet to open and close in conjunction with the movement of the draw bar;
An urging means provided between the rotating flange and the adjusting flange for urging the collet in the opening direction, and constantly urging the collet opening / closing means against the adjusting flange;
A workpiece holding device characterized by comprising:

The workpiece holding device according to claim 1, wherein the adjustment flange and the coupling shaft are fixed by a screw member.

In a workpiece holding device for holding a detachable workpiece on a machine tool having a draw bar,
A rotating flange that can be attached to and detached from the spindle of the machine tool in a rotatable state in accordance with the axis of the spindle of the spindle;
A collet that is fixed to the rotating flange and has a gripping part that is movable in a direction perpendicular to the rotation axis direction by moving the draw bar forward and backward to make the workpiece detachable;
A screw coupling with the draw bar, and a coupling shaft movable in the rotational axis direction together with the draw bar;
Collet opening and closing means for causing the collet to open and close in conjunction with the movement of the draw bar;
An adjusting means capable of adjusting a relative position of the collet and the collet opening / closing means in the rotational axis direction;
An urging means provided between the rotating flange and the adjusting means for urging the collet in the opening direction, and constantly urging the collet opening / closing means against the adjusting means;
A workpiece holding device characterized by comprising: